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指南針是一種用於指示方向的工具。 現有兩種類型:一是根據地球磁場的有極性製作的地磁指南針,但這種指南針指示的南北方向與真正的南北方向不同,存在一個磁偏角;二是電子指南針,採用磁場感測器的磁阻(MR)技術,可很好地修正磁偏角的問題,現已大量用於GPS定位裝置中。
前身是在中國被稱為「中國古代四大發明」之一的司南。廣泛應用於航海、野外探險等領域。
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[編輯] 相關歷史
指南針在中華文明圈最早用於勘輿和航海,西方也普遍認為發源於華夏並無太多異議。
[編輯] 司南
指南針最早形式稱司南,東漢王充(公元27~約97)《論衡》卷十七是應篇第五十二「司南之杓,投之於地,其柢指南」原理他只能說「亦天性也」,這個記載雖不是最早,但是最早表述清楚的一個。司南有指向之用應無異議,具體形狀卻有爭論,早期研究者判定為天然磁石為勺配合地盤,雖有出土漢地盤和河南南陽東漢墓出土石刻司南勺圖佐證,但畢竟無完整配合出土,近有人研究「司南之杓」杓字實為酌,那麼看來「其柢指南」之柢也非指勺柄,
「酌」義有: 本義:斟酒 酌,盛酒行觴也。―《說文》 屍升,坐取爵酌。―《儀禮·有司徹》。 酒曰清酌。――《禮記·曲禮》 斟酌,擇善而行 《春秋公羊傳》僖公(元年~三十三年)「乞盟者何?處其所而請與也。其處其所而請與奈何?蓋酌之也。」 酌今昔而減之。―清·洪亮吉《治平篇》
「柢」義有: 根、本 柢,本也。―《爾雅·釋言》 柢也者,本之所以建生也。―《韓非子·解老》 蟠木根柢。―《漢書·鄒陽傳》
雖不能否定王充之前有「磁石為勺配合地盤」司南,但王充所了解司南很可能已是一種水浮司南,正因為華夏是司南原始發明地所以司南才有諸多改進形式,如緣靠、絲懸、水浮、尖頂等,目前最早見於航行用途記載於《萍洲可談》「舟師識地理,夜則觀星,晝則觀日,陰晦觀指南針」。《萍洲可談》成書於1111年-1119年間,但所敘述的是1086年的事[1]。這比1207年英國A. Neckam的《論器具》中說法:航海時「白天雲遮太陽,或夜間黑暗不辨方向時,使用磁鐵摩擦鐵針,針停時指南北,」早一個多世紀。與英國幾乎同時法國和稍晚一點的義大利也有了首次指南針的記載。另外,水浮司南也可適用於航海,因為體積不大並非像某些人認為那樣容易潑灑,近來曾在青島和海南發現明代瓷質水浮司南,尺寸大至為:最大外徑9.5厘米;上有盛水同心圓孔徑4.4厘米,孔深2.3厘米,外圍青花釉繪刻度,底座、四壁厚實堅固,估計是去水收藏,用時加水。現代液體羅盤基本原理類似,不過改進採用了密封技術。
[編輯] 磁偏角的發現
北宋慶歷元年(1041年)司天監天文學家楊惟得著《瑩原總錄》「客主取的,宜匡四正以無差,當取丙壬針於其正處中而格之,區方直之正也。蓋陽生於子,自子至丙為之順;陰生於午,自午至壬為之逆;故取丙午王子之間是天地中,得南北之正也。
1088年沈括《夢溪筆談》「方家以磁石磨針鋒,則能指南。然常偏東,不全南也。」
1115年寇宗奭《本草衍義》「以針橫貫燈心,浮水上,亦指南,然常偏丙位。」
[編輯] 現代指南針
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明代羅盤二十四方點陣圖
旱羅盤即現代指南針基本形式,有說法是義大利人發明,但很難找到可靠資料,阿拉伯人的歷史記述認為指南針是中國人發明的,經過了阿拉伯人有效改進後才傳入歐洲的。而中國關於旱羅盤目前未發現早於西方的明確記載,不過近來在江西臨川一座葬於公元1198年的宋墓里發現一俑(標寫「張仙人」),手持一明顯似風水羅盤「亦是旱羅盤」物,筆者認為旱羅盤中國也可能早於西方使用,但可能先發明於江南沿海(如泉、廣)一帶應用,故博學如沈括也未見到,今後尚須考古文物工作者努力。內陸後世旱羅盤則多用於風水羅盤和校時羅盤,如174/l189曾三異《同話錄》「地螺,或有子午正針,或用子午丙壬間縫針。天地南北之正,當用於午。」「地螺」可能是一種校時羅盤,主要用途是校時。
[編輯] 參考
指南車
海道針經
^ 《中華科學文明史》第三卷,李約瑟原著,柯林,羅南改編,上海交通大學科學史系譯 ISBN 7208039666